核裂变的发现
曼哈顿计划,广岛和长崎的爆炸,它有助于理解物理学所取得的进步导致第二次世界大战。在1919年和1930年代早期,科学家们拼凑的重要部分原子的结构。1919年,在英国曼彻斯特大学、新西兰物理学家卢瑟福发现质子,带正电的粒子位于原子的原子核,以及带负电电子绕中心,构成原子。
有一个问题——物理学家无法解释为什么几个元素重不同。这仍然是一个谜,直到1932年詹姆斯·查德威克,卢瑟福的一位同事发现了中子,第三个亚原子粒子。没有电荷,中子与质子的原子核的共享空间。而质子和电子的数量始终是相同的对于任何给定的元素——碳,例如,总是有14个质子和14个电子,可以有不同的中子数。这解释了为什么碳可以权衡不同数量,尽管它本质上是相同的元素。这些不同的原子被称为权重同位素。
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在这个时候,科学家开始使用粒子加速器的原子轰击原子核分裂原子和创造能量的希望。最初,他们很少取得成功——早期的粒子加速器拍摄质子和阿尔法粒子,都带正电。即使在高速,这些粒子是由带正电的原子核,轻易地击退和数字如卢瑟福,阿尔伯特·爱因斯坦和玻尔认为利用原子能是几乎不可能。
这改变了意大利物理学家恩里科·费米认为在1934年用中子轰击。因为中子没有电荷,他们可以达到一个原子的原子核不排斥。他成功地轰炸几个元素,创造了新的放射性的过程。费米的所作所为,没有认识到它,是发现的过程核裂变。两个德国科学家,奥托·哈恩和弗里茨Strassmann,首先在1938年正式承认这一过程当他们成功铀原子分裂成两个或两个以上的部分。
铀地球上最重的自然元素,参与了许多早期的过程,成为一个主题物理学感兴趣的几个原因。是最重的天然铀元素中含有92个质子。相反,氢是非常光和只有一个质子。铀的有趣的部分,然而,不是这么多数量的质子——这是异常高数量的中子的同位18新利最新登入素。铀同位素之一,铀- 235有143个中子和经历很容易诱发裂变。
当一个铀原子分裂,它本质上是失去质量。根据爱因斯坦著名的方程E = mc²,E是能源,m是质量和c是的速度光物质可以转化为能量。问题越多,你能创造更多的能量。铀很重,因为它有很多质子和中子,所以当它分成两个或两个以上的部分有更多的物质损失。这个质量损失,小原子,相当于创造了大量的能量。
除此之外,额外的中子从碎片的铀原子分裂。因为一磅铀包含数以万亿计的原子,一只流浪的机会中子撞击另一个原子的铀非常高。这引起了物理世界的注意——一个连锁反应可以创建安全控制核能,而一个不受控制的反应有可能摧毁。
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